Oven microwave sebagai alternatif metode penyiapan makanan

Dulu, sebagian besar makanan di Indonesia dikemas menggunakan daun, kebanyakan menggunakan daun pisang. Dengan industri yang tumbuh dengan cukup cepat dan urbanisasi, daun mulai digantikan dengan kertas wax coklat, seperti yang sampai sekarang sering digunakan oleh warung-warung nasi. Teknologi kemasan terus berkembang dari waktu ke waktu, berbagai sistem dan mesin dikembangkan untuk memproduksi boks-boks kemasan yang menawarkan jaminan kualitas makanan yang lebih baik serta tingkat kenyamanan yang lebih tinggi bagi konsumen. Sekarang, kontainer plastik dan boks styrofoam semakin menjadi primadona di kalangan produsen makanan karena kemasan ini mudah digunakan dan dapat menjaga makanan tetap hangat dalam waktu yang lebih lama.

Jauh sebelum itu, pada tahun 2500 sebelum masehi, kontainer gelas telah digunakan di Mesir dan Babylon. Penduduk Siria menemukan teknologi blowing container dari molten glass sekitar abad pertama masehi. Prosedur dalam membuat sebuah botol tetap sama hingga abad 19. Pada 1821, mold yang dapat ditiup leher dan badannya diperkenalkan. Screw top ditemukan pada 1872, sedangkan crown cap yang dapat menyimpan bir dengan lebih baik ditemukan pada 1892.

Oven microwave pada awal perkembangannya

Pada akhir tahun 1800-an, pengemasan makanan tidak menggunakan basis sains. Di Amerika Serikat, koran dan kain bekas diketahui merupakan pengemas daging dan tepung atau gula. Tinfoill digunakan di Perancis untuk membungkus permen. Pada tahun 1850, Cadburry menggunakan kemasan komposit bagi bagian dalam coklat dan kertas stain resistant untuk bagian luarnya.

Kemasan kertas pertama dikembangkan pada tahun 1852. Penjualan meningkat karena konsumen tidak harus membawa kontainer isi ulang dari rumah untuk mewadahkan makanan. Di banyak negara, paper bag banyak digunakan untuk mengemas tepung, gula, dan makanan bagi hewan peliharaan.

Di negara-negara barat, sejak tahun 1950-an plastik masuk ke dalam industri kemasan dan menggantikan banyak kemasan yang menggunakan metal, gelas, dan kertas. Kemasan plastik lebih murah dan lebih mudah diproduksi, memiliki berat yang lebih ringan, tidak bisa patah, dan lebih murah untuk diangkut.

Industri kemasan makanan telah berkembang melampaui desain dan manufaktur kontainer-kontainer sederhana dengan fungsi dasar. Bukan hanya memenuhi standard fungsionalitas, manufaktur kemasan makanan telah berkembang menjadi lebih sophisticated dengan terintegrasinya desain produk dan grafis. Integrasi ini memastikan produk yang ditawarkan menonjol dan dapar menawarkan suatu keunikan bagi konsumen. Semua ini harus dicapai dengan harga yang efisien. Kemampuan menambahkan suatu nilai jual pada kemasan mungkinkan produsen makanan membedakan dirinya dari pemain lainnya, yang umumnya bersaing keras dalam soal harga.

Pengetahuan masyarakat mengenai pemakaian oven yang aman meningkat pada tahun 1980-an. Jumlah keluarga yang menggunakan microwave dalam rumah tangga meningkat dari 15% menjadi 78%. Produk makanan microwave meningkat dari 278 pada 1986 menjadi 1000 produk pada 1988. Sehingga pada awalnya, orang-orang memprediksi aplikasi ini akan merevolusi cara masyarakat dalam memasak dan menyiapkan makanan. Namun nyatanya, hal itu tidak terjadi pada tahun 1980-an, bahkan pada tahun 1990-an microwave biasanya hanya digunakan untuk memanaskan kembali atau untuk menyiapkan kudapan seperti pop-corn dan bukannya untuk menyiapkan makan malam.

Meskipun demikian, sekarang di negara-negara maju seperti Amerika Serikat, makanan-makanan yang dapat dipanaskan kembali memiliki jenis yang sangat beragam sehingga konsumen memiliki kebebasan lebih dalam memilih makanannya. Supermarket-supermarket dalam seksi refrigerated meat and poultry, kini terus menerus menambahkan pilihan makanan yang microwavable. Selain itu, berbagai variasi microwave ready meat and poultry juga banyak terdapat, diproduksi oleh prosesor makanan besar dan perusahaan yang lebih kecil serta produsen makanan siap saji.

Microwave

Microwave oven atau yang biasa disebut microwave, adalah sebuah aplikasi dapur yang dapat memasak atau memanaskan makanan dengan pemanasan dielektrik. Cara ini menggunakan radiasi gelombang mikro (microwave) untuk memanaskan air dan molekul-molekul polar lainnya dalam makanan. Eksitasi dengan cara ini cukup merata, sehingga makanan menjadi panas dengan lebih rata daripada menggunakan pemanasan cara lain. Microwave biasa memanaskan makanan dengan cepat dan efisien, namun tidak memberikan efek browning atau memanggang makanan dengan hasil yang sama dengan oven konvensional. Hal ini menyebabkan microwave tidak cocok untuk memasak jenis makanan tertentu, atau untuk menghasilkan efek masakan tertentu. Misalnya dalam memanggang roti.

Bagian-bagian pada oven microwave

Microwave memiliki bagian utama sebagai berikut:

• sebuah magnetron,

• sebuah magnetron control circuit (biasanya dilengkapi dengan microcontroller),

• sebuah waveguide, dan

• sebuah ruang pemasak

Oven microwave bekerja dengan memancarkan radiasi gelombang mikro, biasanya pada frekuensi 2.450 MHz (dengan panjang gelombang 12,24 cm), melalui makanan. Molekul air, lemak, dan gula dalam makanan akan menyerap energi dari gelombang mikro tersebut dalam sebuah proses yang disebut pemanasan dielektrik. Kebanyakan molekul adalah dipol listrik, yang berarti mereka memiliki sebuah muatan positif pada satu sisi dan sebuah muatan negatif di sisi lainnya, dan oleh karena itu mereka akan berputar pada saat mereka mencoba mensejajarkan diri mereka dengan medan listrik yang berubah-ubah yang diinduksi oleh pancaran gelombang mikro. Gerakan molekuler inilah yang menciptakan panas.

Pemanasan oleh oven ini sangat efektif terhadap air, namun tidak begitu dengan lemak, gula, dan es. Pemanasan microwave kadang dijelaskan salah sebagai resonansi dari molekul air, hal ini terjadi hanya pada frekuensi yang jauh lebih tinggi, di sekitar 20 Gigahertz.

Karakteristik Pemanasan Oven Microwave

Microwave biasa digunakan demi efisiensi waktu dalam aplikasi industri seperti restoran dan dalam rumah tangga, bukan dalam hal kualitas memasak. Walaupun resep-resep modern saat ini mulai menyaingi resep-resep yang menggunakan oven tradisional dan kompor. Para chef profesional umumnya hanya menemukan sedikit kegunaan dari microwave karena reaksi browning, karamelisasi, dan perkembangan rasa tidak dapat terjadi. Di sisi lain, orang-orang yang menginginkan waktu memasak yang cepat dapat menggunakan microwave untuk menyiapkan makanan atau untuk memanaskan kembali makanan yang disimpan (termasuk pre-cooked frozen food yang tersedia secara komersial) dalam waktu beberapa menit saja.

Microwave juga dapat digunakan untuk mencairkan bahan makanan yang nantinya dimasak dengan cara-cara tradisional, mempersingkat waktu yang digunakan jika mencairkan makanan dengan natural. Microwave juga berguna untuk mencairkan mentega atau coklat.

Microwave biasa digunakan untuk memanaskan kembali makanan yang sebelumnya telah dimasak terlebih dahulu dan kontaminasi bakteri mungkin tidak mati apabila ‘temperatur aman’ tidak tercapai, sehingga dapat menyebabkan sakit seperti juga semua metode pemanasan kembali yang tidak baik.

Pemanasan yang tidak merata dalam makanan microwave bisa jadi disebabkan oleh distribusi energi gelombang mikro yang tidak merata di dalam oven dan karena perbedaan kecepatan absorpsi energi pada bagian-bagian makanan yang berbeda. Distribusi energi gelombang mikro dapat diatasi dengan stirrer, sebuah fan yang merefleksikan energi microwave ke berbagai arah di dalam oven ketika berputar, atau oleh wadah berputar atau karosel yang memutar makanan. Namun, cara-cara ini masih mungkin meninggalkan spot, seperti pada bagian tengah oven, yang menerima distribusi energi tidak merata.

Masalah kedua yaitu mengenai komposisi makanan dan geometrinya. Untuk mengatasi masalah geometri ini, pemasak perlu mengatur posisi makanan sedemikian rupa sehingga makanan tersebut mengabsorpsi energi dengan merata dan secara periodik mengetes dan menutupi bagian-bagian pada makanan yang mengalami overheat. Pada material-material dengan konduktivitas termal rendah dimana konstanta dielektrik meningkat dengan temperatur, pemanasan dengan microwave dapat menyebabkan ‘thermal runway’ lokal. Pada kondisi itu, thermal runway dapat menyebabkan gelas meleleh. Oleh karena fenomena tersebut, microwave oven yang diset pada level power yang terlalu tinggi mungkin memasak pinggiran frozen food, sementara bagian dalam makanan tetap beku.

Ketidakseragaman pada pemanasan microwave dapat disebabkan oleh desainnya. Beberapa kemasan microwave (misalnya kemasan pie) mungkin mengandung material keramik atau alumunium yang didesain untuk mengabsorb gelombang mikro dan dan memanaskan, membantu proses baking atau menjaga bagian pinggir tidak overheat dengan mengalirkan energi lebih rendah rendah ke area-area ini. Jejak keramik yang ada pada cardboard ditempatkan di dekat makanan dan biasanya berwarna biru atau abu-abu, biasanya dapat terlihat dengan cepat. Kemasan microwave cardboard mungkin mengandung jejak keramik overhead yang memiliki fungsi sama.

Efek pada Makanan dan Nutrisi

Setiap proses memasak pasti menghancurkan sebagian nutrien dalam makanan, namun kunci utamanya adalah seberapa banyak air yang digunakan dalam memasak, berapa lama pemasakan, dan pada temperatur berapa. Oven microwave mengkonversi vitamin B12 yang aktif menjadi tidak aktif, sekitar 30-40% vitamin B yang terdapat dalam makanan tidak berguna.

Bayam praktis tidak kehilangan nilai nutrisinya, dibandingkan dengan cara memasak dengan kompor yang menyebabkan hilangnya 77% nutrisi pada bayam. Pengolahan  makanan ini dengan kompor biasanya melibatkan pendidihan, sehingga nutrien keluar. Sayur-mayur kukus biasanya mempertahankan nutrisinya dengan lebih baik jika dimasak dengan kompor daripada dengan mirowave. Bacon yang dimasak dengan microwave memiliki level karsinogenik lebih rendah daripada bacon yang dimasak secara konvensional.

Makanan Microwave

Microwave meal, atau sering juga disebut TV dinner, adalah makanan beku atau makanan dingin yang biasanya dijual dalam porsi individu. Makanan ini membutuhkan sedikit sekali preparasi dan memuat semua elemen pada satu porsi makanan.

Aneka jenis microwave meal

Awalnya TV Dinner dikemas dalam tray alumunium dan dipanaskan di oven. Kini, kebanyakan tray makanan beku dibuat dari material yang dapat dipanaskan di microwave, biasanya berupa plastik. Makanan microwave biasanya terdiri dari potongan daging, biasanya sapi atau ayam, dengan sayur-sayuran, misalnya kacang polong, jagung atau kentang, dan kadang-kadang pencuci mulut seperti brownies. Makanan pembuka bisa berupa pasta atau ikan, misalnya ikan cod. Nasi juga umum digunakan sebagai makanan sampingan.

Makanan microwave biasanya dijual di supermarket dan disimpan di dalam freezer untuk dikonsumsi kemudian. Pada saat preparasi makanan, kover plastik dicopot dan makanan dipanaskan di dalam oven microwave selama beberapa menit. Oleh karena makanan microwave telah dimasak terlebih dahulu sebelumnya, preparasi bagi makanan ini hanya membutuhkan usaha yang minimal. Makanan microwave sangat nyaman bagi konsumen, tapi bisa jadi makanan ini menelan biaya yang lebih mahal daripada masakan yang dimasak oleh konsumen dari bahan mentah seluruhnya.

Proses pembekuan biasanya menyebabkandegradasi pada rasa makanan, sehingga daging yang diproses dalam waktu lama biasanya ditambahkan dengan ekstra garam dan lemak untuk mengkompensasi kehilangan ini. Sebagai tambahan, untuk menstabilkan sebuah produk untuk waktu yang lama, biasanya berarti produsen akan menggunakan minyak sayur partially hydrogenated untuk sebagian makanan (biasanya untuk pencuci mulut). Minyak jenis ini mengandung trans-fat dan dapat mengganggu kesehatan cardiovascular.

Makanan microwave hampir selalu mengandung lebih sedikit nutrien secara signifikan daripada makanan segar. Oleh karena diformulasikan untuk tetap edible dalam waktu penyimpanan yang lama, makanan microwave biasanya ditambahkan pengawet. Satu kelebihan dari makanan beku adalah biasanya makanan-makanan tersebut telah dimasak terlebih dahulu oleh produsen makanan, sehingga konsumen hanya perlu memanaskannya kembali. Hal ini mengeliminasi kemungkinan kesalahan pemasakan karena salah memprediksi power microwave dan waktu memasak.

Sumber:

http://en.wikipedia.org/wiki/Microwave_oven

http://en.wikipedia.org/wiki/TV_dinner

http://www.designsingapore.org/pdf/Microwave%20Packaging.pdf

http://www.polymerambassadors.org/foods06.pdf

http://www.allbusiness.com/manufacturing/food-manufacturing/751209-1.html

Coklat juga bisa jadi bahan baku sumber energi alternatif

Seiring dengan semakin populernya pengembangan energi alternatif, semakin banyak pula peneliti yang mencari sejumlah besar limbah organik dari komunitasnya untuk ditransformasi menjadi biofuel, bahan bakar yang lebih bersahabat dengan lingkungan. Produk pertanian seperti jagung dan tebu telah dikenal sebagai sumber produksi energi terbesar di dunia, terutama untuk etanol hasil distilasi. Di tengah kekhawatiran akan potensi terjadinya kompetisi antara makanan dan bahan bakar, sejumlah perusahaan merekayasa minyak yang dibuat dari flowering plant dan algae. Sebagian lainnya berusaha mengeksploitasi rerumputan yang jumlahnya hampir tak terbatas dan dapat tumbuh dengan cepat untuk membuat biofuel.

Setiap saat, ada bergunung-gunung limbah makanan yang memenuhi tempat pembuangan akhir atau incinerator. Para peneliti menemukan bahwa sedikit kecerdasan dapat mengubah kerajaan sampah menjadi sejumlah besar energi. Seperti yang ditunjukkan para peneliti Institut Teknologi Nigata di Kashiwazaki, Jepang. Mereka memberikan sebuah bentuk baru bagi susu yang sudah basi. Di Universitas California, Davis, Amerika Serikat, para insinyur telah memberikan fungsi lain pada sampah meja-meja kayu dari restoran-resturan megah di Bay Area. Sedangkan di Universitas Birmingham, Inggris, para peneliti telah mengubah permen, karamel, dan limbah makanan manis lainnya yang berasal dari pabrik Cadbury Schweppes setempat.

Pengolahan susu di Jepang

Jepang pada tahun-tahun belakangan kebanjiran sampah susu. Penyebabnya masih belum jelas, salah satu kemungkinannya adalah anak sekolah sekarang lebih memilih mengkonsumsi soda. Melihat keadaan ini, Masayuki Onodera, profesor kimia terapan dan bioteknologi Institut Teknologi Nigata, mendapat ide untuk mengolah susu menjadi biofuel.

Onodera dan kolega-koleganya memulai proses konversi dua tahap dengan memanaskan larutan gula untuk menciptakan lingkungan ramah-bakteri pada limbah cairan. Bioreaktor tersebut bergantung pada mikroba penyuka-panas untuk mencerna endapan pada lingkungan bebas oksigen dengan temperatur 131 derajat Fahrenheit. Kondisi ini dihampirkan pada kondisi dalam sejumlah tempat pembuangan akhir dan menghasilkan metan dan karbondioksida. Para peneliti menganggap pembebasan karbondioksida ini sebagai ‘karbon netral’ karena gas yang dibebaskan ke atmosfer jumlahnya sama dengan yang dibutuhkan rumput pada saat fotosintesis, yang kemudian dimakan sapi perah.

Tim Onodera mencampur susu yang telah dicerna bakteri tersebut dengan kontainer kedua yang berisi susu tengik. Saat oksigen dalam campuran tersebut rendah dan pH-nya dijaga netral, biogas yang dihasilkan mencapai 8 kali volume asalnya dalam periode 1 minggu. Setengah dari biogas yang diperoleh adalah hidrogen dan setengahnya lagi karbondioksida. Dengan mengganti sebagian endapan yang mengandung bakteri secara periodik dengan susu dan memastikan larutan tetap pada pH yang tepat, sistem ini akan memproduksi biogas secara kontinyu sampai 100 hari kemudian. Sampai saat itu, campuran tersebut menghasilkan biogas lebih dari 5 kali volumenya setiap 2 hari.

Fungsi lain restoran Amerika

Untuk memuluskan rencana mengganti bahan bakar dengan tingkat polusi tinggi, bioreaktor pengkonversi limbah perlu mendemostrasikan efisiensinya dalam skala yang jauh lebih besar. Tantangan inilah yang dilakukan para peneliti di Universitas California, Davis.

Sejak Oktober 2006, Biogas Energy Project telah mengkonversi meja-meja bekas dari sejumlah restoran mewah, limbah sayuran, potongan rumput, dan limbah sapi menjadi metan dan hidrogen. Reaktor memproses 3-8 ton limbah organik per harinya. Dengan kondisi itu, output reaktor per hatinya bisa menyediakan energi untuk 80 rumah seharian.

Teknologi ini tidak memerlukan bahan bakar starter untuk memproses kira-kira 5 juta ton limbah makanan yang dibuang di tempat pembuangan akhir California tiap tahunnya. Ketika limbah sudah selesai dimasukkan, reaktor multi-tank Davis bergantung pada proses anaerobik dua tahap di mana mikroba mengubah limbah makanan tersebut menjadi campuran asam dan air. Pada fasa kedua, digunakan campuran bakteria lainnya untuk mengkonversi asam-asam tersebut menjadi biogas.

Sama dengan Onedera, proses yang dikembangkan Ruihong Zhang, profesor teknik biologi dan pertanian, dan koleganya ini juga menghasilkan hidrogen dan karbondioksida. Menurut Zhang, secara teknis proses anaerobik dapat digunakan untuk mengkonversi apapun yang biodegradable. Meskipun kondisi untuk pengolahannya berbeda-beda tergantung materialnya.

Metode tersebut dilisensikan oleh Onsite Power Systems, Inc. yang berbasis di California. Dengan prototype reaktor yang telah tersedia, perusahaan ini membangun sebuah sistem komersial yang dapat menangani limbah sampai dengan 250 ton per hari. Reaktor ini tidak hanya dapat mengkonversi sisa-sisa makanan, tetapi juga rerumputan dan limbah pembuatan keju. Biofuel yang dihasilkan dapat menjadi bahan bakar bagi truk-truk sampah, menghemat biaya dan energi yang dibutuhkan untuk mentransportasikan bahan mentah bagi reaktor.

Menurut Zhang, teknologi yang dikembangkannya tidak hanya menawarkan biogas, tetapi juga cara pengolahan limbah padat yang ramah lingkungan. Endapan yang dihasilkan dapat diproses kembali menjadi kompos dan organic fertilizer. Serat yang tidak tercerna dalam endapan tersebut juga dapat menjadi bahan baku particle board kualitas tinggi.

Bahan bakar Cadbury

Dalam penelitian untuk mengolah limbah dalam skala industri, para peneliti dari University of Birmingham, Inggris menggaet Cadbury Schweppes sebagai partner. Anak perusahaan yang dinamakan Biowaste2energy atau BW2E berencana untuk membuat unit demonstrasi bagi sistem tiga tahapnya.

Seperti halnya proyek di California, metode BW2E dimulai denga tahap fermentasi yang memecah makanan menjadi asam organik, mengkonversikan sekitar 40 persen limbah dalam prosesnya. Proses purifikasi mengkonversi 40 persen lainnya dan sebuah photobioreactor yang menggunakan cahaya dan bakteria mengkonversi sebagian besar sisa endapan menjadi hidrogen, karbondioksida, dan air. Menurut CEO BW2E, David Anthony, proses tiga tahap dipilih karena dapat mengurangi volume limbah lebih banyak daripada dengan proses satu tahap.

Selain menyelamatkan Cadbury dalam lautan karamelnya sendiri, BW2E juga terbuka bagi perusahaan-perusahaan yang mencari cara pengolahan yang lebih baik bagi limbah minuman buah-buahan dan buah-buahan busuk.

Anda punya sisa makanan? Konversikan jadi biogas!

Sumber: http://www.msnbc.msn.com/id/23638979//

Bahan bakar yang diperoleh dengan proses BioForming

Salah satu pekerjaan yang pernah dilakukan Lee Edwards selama 25 tahun karirnya di British Petroleum (BP) adalah memimpin usaha raksasa energi tersebut membuat imej baru. Sekarang, sebagai CEO dari Virent Energy System, perusahaan biofuel yang telah berdiri selama 7 tahun di Madison, Wisconsin, dia telah bergerak jauh melampaui petroleum. Dengan proses eksklusif yang dinamakan BioForming, Virent mengklaim proses tersebut dapat mengkonversi gula dari jagung, switchgrass, dan tanaman pangan lainnya menjadi bahan bakar dengan densitas energi yang lebih tinggi daripada etanol.

Di samping resesi yang menimpa Amerika Serikat dan sejumlah negara di dunia, uang nampaknya terus mengalir bagi Virent. Venture capital diakui Edwards tetap berkembang, hanya lebih selektif. Kebanyakan investor mencari peningkatan teknologi yang telah dapat dibuktikan — proyek angin, solar, sejumlah akticitas berbahan bakar gas. Sejauh ini, perusahaan telah meraih 70 juta dolar dan banyak investor, termasuk Honda (HMC) dan Cargill. Perusahaan ini juga telah melakukan kontrak kolaborasi partnership dengan raksasa minyak Shell (RDSA).

Teknologi BioFarming bekerja dengan prinsip sederhana. Air gula masuk dan bergerak melalui sejumlah reaktor berkatalis, yang akan merengkah molekul-molekul gula dan mereaksikannya dengan bantuan katalis sehingga ada rekombinasi. Reaksi tersbut berlangsung kontinyu dan self-sustaining. Bahan bakar dari gula dengan proses reaksi berkatalis adalah suatu hasil dari proses kimia yang unik. Reaksi katalitik dari pemutusan ikatan gula dan kemudian merekombinasikannya menghasilkan energi lebih besar daripada yang dibutuhkan untuk melangsungkan suatu proses yang berkelanjutan. Hal ini berbeda dengan etanol, yang membutuhkan energi yang sangat besar untuk melakukan pemisahan final terhadap air.

Edwards berharap, pada tahun 2020, industri biofuel dapat menggantikan 15-20 persen bahan bakar dari fosil. Namun, ia juga mengatakan bahwa hal tersebut akan bergantung pada batas-batas tertentu, tergantung pada sifat biofuel itu sendiri. Jika biofuel hanya difokuskan pada etanol, angka tersebut menurutnya tidak akan bisa tercapai.

Perkembangan biofuel menurut Edwards memiliki masa depan yang cemerlang, hal ini didorong oleh beberapa faktor pendukung. Pertama adalah kebutuhan mendesak terhadap teknologi untuk mengkonversikan biomassa menjadi bahan bakan akan membuktikan harga yang kompetitif dengan minyak mentah. Kedua, dunia akan meminta alternatif terbarukan karena dampak karbon yang dihasilkan minyak mentah. Selain itu akan ada penyeimbangan kembali sekuritas energi dan lapangan pekerjaan yang banyak membantu distribusi feedstock.

Faktor-faktor tersebut menurutnya berarti bahwa dunia akan memiliki teknologi yang lebih baik dan dengan harga yang lebih kompetitif. Akan ada nilai tertentu dalam pasar pada waktu dampak karbon dari minyak mentah betul-betul dirasakan, yang akan menyeimbangkan persaingan. Dari segi kebijakan, masyarakat menginginkan kontrol yang lebih pada nasih energi dan biomassa adalah salah satu caranya.

Namun demikian, ada hal-hal yang masih menjadi kendala untuk mempercepat perkembangan bahan bakar terbarukan. Beberapa teknologi yang paling menjanjikan masih dalam tahap penelitian skala pilot atau laboratorium. Teknologi-teknologi ini masih harus dibuktikan kompetitivitasnya terhadap besar produksi dan biaya. Kemudian masih ada pekerjaan pada seluruh bagian upstream dari rantai value. Pada upstream minyak (fosil), proses yang dilakukan adalah drilling, mempompakan minyak, kemudian membawa minyak tersebut dengan tanker ke pemurnian minyak. Diperlukan rantai value yang sama sekali baru dalam hal logistik biomassa.

Perusahaan-perusahaan minyak besar juga tengah mengembangkan program energi alternatif. Namun, menurut Edwards, perusahaan-perusahaan tersebut sangat dipengaruhi oleh teori manajemen cash-flow dan portofolio capital-investment. Mereka tertarik, kemudian mundur, kemudian masuk lagi ke dalam program energi alternatif. Volatilitas dari manejemen cash-flow tersebut, mengingat mereka menginvestasikan milyaran dolar per tahunnya pada proyek upstream (minyak dan gas), dianggapnya bukan cara terbaik untuk mengkomersialisasikan energi.

Harga minyak pada tahun-tahun belakangan sangat tak bisa diprediksi. Jauh lebih mudah bagi industri biofuel untuk mendapatkan keuntungan saat minyak mentah berharga 140 dolar per barel daripada saat harganya menurun drastis menjadi 40 dolar. Hal yang sedang diupayakan industri biofuel ini adalah mengatakan: Anda tahu, kami ingin memutus hubungan dengan komuditas bernama minyak mentah dan membangun suatu komuditas baru bernama energi dari biomassa. Jika minyak mentah tetap pada 40 dolar selamanya, teknologi-teknologi biofuel ini hanya akan berhasil dengan kebijakan-kebijakan signifikan yang dipengaruhi oleh penyediaan lapangan pekerjaan, sekuritas energi, dan upaya-upaya untuk melestarikan lingkungan. Edwards mengatakan, yang perlu dipahami mengenai industri biofuel ini adalah pihaknya berusaha mengubah ekonomi yang dipengaruhi oleh minyak mentah menjadi ekonomi yang dipengaruhi oleh biomassa.

Sumber: http://money.cnn.com/2009/07/23/news/companies/biomass_alternative_energy.fortune/index.htm

Krisis perubahan iklim perlu segera diatasi

Bersama flu babi, perubahan iklim adalah suatu kondisi global yang kian ramai dibicarakan penduduk dunia. Di saat pengurangan emisi karbon ramai didengungkan, industri-industri seperti oil and gas dan pembangkit tenaga listrik dengan bahan bakar fosil, hampir mustahil ditekan karena ketergantungan masyarakat terhadap produk-produknya. Amerika Serikat dan beberapa negara lainnya bertaruh pada suatu gagasan bahwa teknologi dapat membuat industri batubara yang ‘kotor’ menjadi lebih bersih.

Setelah bertahun-tahun, usaha Amerika Serikat mengembangkan teknologi bagi pembangkit energi berbahan bakar karbon untuk mendorong emisi CO2 ke dalam tanah, bukannya melepas emisi tersebut begitu saja ke atmosfer, mengalami jalan buntu. Situasi telah menjadi sangat buruk sehingga ahli-ahli teknologi hijau menyebut perkembangan teknologi tahap ini sebagai “lembah kematian” (valley of death) bagi teknologi carbon capture and storage (CSS).

Namun, beberapa advokat CCS mengatakan bahwa investasi baru dalam teknologi pengurangan emisi berpotensi besar untuk mewujudkan impian ini menjadi kenyataan. Sarah Forbes, seorang senior di World Resources Institute mengatakan, “Emisi CO2 terus bertambah dan kita sedang menyaksikan akibat dari perubahan iklim. Jika CCS dapat ditambahkan ke dalam cara-cara untuk mengatasi perubahan iklim, waktu untuk menunjukkannya adalah sekarang–atau besok, mungkin.”

Undang-undang Iklim yang telah diluluskan oleh House of Representatives AS dan siap diperdebatkan di Senat akan menyediakan dana penelitian dan insentif untuk perusahaan-perusahaan untuk mengembangkan teknologi ini. Presiden Barrack Obama bulan kemarin telah mengumumkan satu milyar dolar untuk penelitian CSS, sebuah pembangkit listrik bertenaga batubara dengan emisi mendekati nol di Illinois bernama FutureGen.

Pemerintah Amerika Serikat bertaruh banyak dalam teknologi batubara bersih ini. Investasi AS dalam penelitian, pengembangan, dan penyebaran CCS direncanakan untuk dilipatgandakan dari 3,6 milyar dolar pada tahun 2009 menjadi 7,2 milyar dolar di tahun 2010, menurut sebuah laporan yang disusun Gallagher dan koleganya. Obama juga mengeluarkan paket stimulus yang mencapai sekitar 14 milyar dolar, atau hampir dua kali lipatnya, untuk efisiensi energi dan energi terbarukan.

Pendukung CCS mengatakan teknologi ini esensial untuk memerangi perubahan iklim. Sekitar setengah dari konsumsi energi di AS dihasilkan dari batubara dan proses pembakaran batubara bagi pembangkit listrik menghasilkan 80 persen emisi yang dihasilkan dari seluruh pembangkit listrik AS. Penghasil energi terbarukan seperti angin dan panas (gabungan keduanya mengasilkan kurang dari 2 persen produksi listrik AS) tidak akan berkembang cukup cepat untuk menggantikan batubara.

CCS bekerja dengan menangkap karbon dioksida dari pembangkit energi dan penghasil lainnya sebagai gas yang harus relatif murni, sebelum gas tersebut dapat disimpan. Penangkapan ini bukanlah suatu teknologi baru karena CO2 sudah secara rutin dipisahkan dan diambil sebagai produk sampungan dari proses industri. CO2 yang telah diambil harus disimpan (dalam bentuk kompres) dan dipindahkan ke tempat penyimpanan.

Teknologi CCS diharapkan dapat menjadi salah satu solusi dalam mengatasi perubahan iklim

CO2 dapat diinjeksikan secara langsung dalam formasi geologi seperti reservoir minyak dan gas, dalam pori-pori batuan atau dalam celah yang disebabkan oleh ekstraksi minyak dan natural gas. Tingkat keamanan dari pelucutan bergantung pada karakteristik tempa dan manajemen. Dalam Laporan Khusus Intergovernmental Panel of Climate Change (IPCC) mengenai CCS disimpulkan bahwa fraksi yang dihasilkan dari pemilihan dan manajemen reservoir geologi yang baik sangat mungkin bertambah sebanyak 99% pada 100 tahun dan mungkin bertambah sebanyak 99% pada 1000 tahun.

Namun, ada juga yang mengkritik pemerintah AS karena terlalu bergantung pada CCS dan batubara daripada menginvestasikan lebih banyak pada energi terbarukan dan efisiensi energi. Menurut Daniel Kessler, juru bicara Greenpeace CCS hanyalah suatu taktik yang digunakan sebagai janji pada rakyat AS untuk tetap membakar batubara selama-lamanya. Menurutnya, setiap dolar yang dihabiskan untuk CCS dapat diinvestasikan lebih bijaksana pada energi terbarukan. Ia juga menambahkan bahwa teknologi CCS tidak akan siap cukup cepar untuk mengatasi kegentingan krisis perubahan iklim.

Integritas terhadap lingkungan juga menjadi perhatian European Commission of Environment. Sebagian terhadap masalah memastikan bahwa CO2 yang ditangkap dan disimpan tetap terisolasi dari atmosfer untuk waktu yang lama dan sebagian lagi dalam memastikan bahwa pengambilan, pengiriman, dan penyimpanan emisi ini tidak menyebabkan masalah kesehatan atau ekosistem. Walaupun komponen-komponen CCS seluruhnya diketahui dan dan disebarkan dalam skala komersial, sistem terintegrasinya masih baru, dan rambu-rambu yang jelas harus dikembangkan.

Masalah lainnya adalah biaya untuk menangkap dan menyimpan. Menangkat gas CO2 pada khususnya adalah variabel yang mahal. Flue gas dari batu bara atau pembangkit energi berbahan bakar fosil mengandung konsentrasi CO2 yang relatif rendah (10-12% untuk batu bara dan 3-6% untuk minyak) dan energi yang diperlukan untuk mengangkap gas pada konsentrasi serendah itu membutuhkan penalti berupa efisiensi dan biaya tambahan.

Meskipun masih banyak pro dan kontra mengenai rencana ini, beberapa negara sudah mulai dengan penelitiannya masing-masing. Di Cina, proyek serupa dengan nama GreenGen diharapkan untuk selesai sebelum FutureGen. Australia memiliki proyek dengan nama ZeroGen dan beberapa negara Eropa sedang bekerja pada teknologi serupa. Beberapa kalangan menganggap situasi ini sebagai perlombaan. Negara pertama yang dapat membuktikan CCS dapat berfungsi dapat mengekspor teknologi di negara lain. Namun baik Gallagher maupun Forbes setuju bahwa dengan perubahan iklim ini, dunia ada pada posisi perlu bekerja bersama-sama.

Sumber:
http://edition.cnn.com/2009/TECH/07/13/carbon.capture.storage/index.html#cnnSTCText
http://ec.europa.eu/environment/climat/ccs/what_en.htm

Plant dengan penerapan aset-aset terintegrasi dan diversifikasi produk

Industri di tahun 1990-an sampai sekarang mengalami kemajuan pesat seiring dengan teknologi yang terus menemukan celah-celah baru dalam pengembangannya. Cara-cara tradisional yang menggunakan tenaga manusia sudah semakin ditinggalkan, bahkan bagi beberapa jenis industri rumah tangga. Mekanisasi dan automatisasi semakin menggeser peran manusia dalam pengerjaan proses industri. Efek dari hal ini lebih terasa lagi dalam pabrik skala besar. Para operator plant mengalami tantangan besar karena peningkatan automatisasi, meningkatnya diversifikasi struktur produk, dan kecenderungan integrasi aset-aset industri.

Seiring dengan peningkatan kompleksitas plant, meningkat pula kebutuhan akan prosedur produksi dan perawatan yang lebih terorganisir dan efisien. Strategi modern yang dapat meningkatkan produktivitas dan efisiensi aset sambil meningkatkan ketersediaan, kehandalan, dan keamanan adalah sebuah keharusan. Manajemen Kinerja Aset (Asset Performance Management) yang efisien dapat membantu untuk memenuhi kebutuhan ini, memastikan peningkatan proses bisnis dan memberikan kontribusi penting untuk meningkatkan nilai proses.

Asset Performance Management merupakan metode holistik untuk optimasi teknologi dan organisasi proses tertentu. Tujuannya adalah untuk mencegah downtime dan kerugian, yang berujung pada perolehan produksi yang terukur dan berkelanjutan. Seperti juga pencapaian aset utilitas yang paling efektif, fokus utama adalah pada rasio biaya/keuntungan yang seimbang.

Overall Equipment Efficiency (OEE)

Langkah pertama dalam mengidentifikasi potensi peningkatan adalah menganalisis situasi saat ini. Apa aset atau komponen yang paling penting? Hubungan teknis apa yang ada? Di mana ‘bottle neck‘ terjadi dalam proses produksi, di mana kelemahan dalam teknis dan prosedur organisasi? Pada tahap mana berulang kali timbul masalah yang membuat sisa proses lebih sulit dan berpengaruh negetif terhadap aset kinerja? Semua pertanyaan-pertanyaan ini harus terlebih dahulu dijawab oleh pakar dalam optimasi pemeliharaan. Begitu pula analisis mendatail dari semua proses yang terjadi pada plant, kunci indikator spesifik dapat digunakan untuk mengevaluasi situasi saat ini.

Indikator yang paling penting untuk menilai profitabilitas perusahaan adalah Overall Equipent Efficiency (OEE). Metrik ini memberikan informasi mengenai output dari mesin sebenarnya dibandingkan output yang diinginkan. Meskipun perencana produksi mendasarkan perencanaan jadwal produksi pada jumlah unit maksimum, pada kenyataannya, hal-hal di luar dugaan terjadi lagi dan lagi, tidak bisa diantisipasi pada tahap perencanaan. Misalnya, dalam kasus bottling plant, jenis botol tertentu dapat menyebabkan keterlambatan pada conveyor belt karena satu gripper botol mengganggu transportasi karena sedikit perbedaan dalam bukaan botol. Pada saat perencanaan, tidak akan pernah diduga bahwa jenis kontainer ini akan menimbulkan masalah. Kini, anggota staf yang bertanggung jawab menentukan apakah gripper harus diganti atau apakah jenis kontainer yang berbeda harus digunakan.

Seperti halnya kinerja keseluruhan mesin (overall performance of a machine), OEE dapat digunakan untuk menentukan efektivitas dari lini produk atau plant selengkapnya. Dalam menilai suatu plant, indeks OEE terdiri dari metrik pada kerugian selama plant downtime, changeover, dan prosedur setup (ketersediaan), metrik pada kerugian selama deviance dari jadwal yang direncanakan, downtime yang lebih kecil dan waktu idle (tingkat kinerja), dan metrik pada waktu yang hilang akibat kerusakan komponen dan pemeliharaan (kualitas).

Setelah penyebab kerugian dari aspek teknis telah diidentifikasi, langkah berikutnya adalah untuk lebih memahami prosedur organisasi untuk menemukan potensi optimisasi yang tersembunyi. Dalam semua kasus, pada tahap ini berkonsultasi spesialis eksternal bisa membantu, misalnya konsultan manajemen. Spesialis eksternal memiliki pandangan yang objektif dan independen serta dapat memberikan nasihat berharga karena pengalaman mereka dalam proyek-proyek dengan tantangan serupa.

Konsultan spesialis menganalisis produktivitas dan mengevaluasi baik proses teknologi maupun organisasi, serta kondisi hubungan kontraktor dan mitra perusahaan. Dengan dasar ini, mereka dapat mengembangkan strategi pemeliharaan dan produksi yang dapat diimplementasikan oleh operator plant. Mereka mendukung optimasi pemeliharaan dengan membantu staf untuk mencapai tujuan mereka dan memastikan bahwa OEE dikembangkan, produktivitas plant meningkat, dan biaya produksi per unit turun. Ini memungkinkan fleksibilitas yang lebih baik untuk memenuhi kebutuhan pelanggan di masa yang akan datang dan margin profit dapat ditingkatkan.

Penyebab kerugian yang paling frekuentif:

1. Downtime: penghentian yang disebabkan kegagalan atau kerusakan mesin; setup waktu saat perubahan jenis produk, waktu yang dibutuhkan untuk mengganti alat dan mereset parameter mesin
2. Speed losses: waktu idle dan penghentian kecil karena masalah teknis; menurunkan waktu kerja (diidentifikasi dengan perbedaan waktu yang direncanakan dan waktu sebenarnya)
3. Process error: kesulitan awal di antara start up dan stabilisasi proses, penurunan pada kualitas produk-produk awal sebelum sistem mencapai keadaan tunak

Disadur dari: http://www.engineerlive.com/Process-Engineer/Plant_Management (Asset performance management: improving process productivity)

Vicote, inovasi terbaru pelapis berbasis polimer

Dulu, teknologi thermal spray (flame spray) hanya terbatas pada aplikasi campuran metal, keramik metal (cermet), dan beberapa polimer kualitas rendah untuk membentuk lapisan pelindung pada substrat. Pelapisan-pelapisan ini memiliki sejumlah kekurangan, walaupun riset terus dilakukan untuk mengembangkan proses untuk polimer kualitas tinggi. Sebuah perusahaan asal Amerika Serikat, Vicotex, memperkenalkan sebuah proses flame spray baru dengan efektivitas biaya untuk penggunaan pelapis Vicote pada substrat metal dan keramik. Teknik baru ini diklaim sebagai sukses pertama pelapis flame spray berbasis polimer Victrex Peek pada substrat metal, yang menghasilkan pelapisan yang kuat, tahan lama, dan tahan terhadapat suhu tinggi dan zat-zat kimia.

Victrex bekerjasama dengan Alamo Supply Co of Houston, Texas yang mendesan PG550 Universal Flame Spray System menghasilkan thermal spray dengan biaya efektif. Mudah digunakan dan diset, alat ini menggunakan gun nozzle yang inovatif yang memungkinkan polimer yang disemprotkan membentuk pelapisan yang kontinyu.

Menurut John Robinson, pimpinan teknologi pelapisan Vitrex, aliran dari serbuk pelapis Vicote melewati gun dan dipanaskan pada temperature dimana serbuk meleleh dan dikeluarkan pada kecepatan tinggi sebagai ‘splats’ pada permukaan substrat. Splats ini saling overlapping sementara gun digerakkan di atas Vicote, inovasi terbaru pelapis berbasis polimer substrat untuk menghasilkan pelapisan yang kuat, tahan lama, dan berkualitas tinggi. Struktur kristal dari pelapisan Vicote lah yang memberikan ketahanan terhadap abrasi, erosi, gores, dan korosi, terutama pada suhu tinggi.

Salah satu dari keuntungan dari flme spraying menggunakan pelapis ini adalah pelapis ini dapat menghasilkan pelapisan kualitas tinggi pada bagian-bagan yang sulit atau berbiaya mahal. Robinson menjelaskan bahwa proses pelapisan ini sangat efisien secara energi. Sebagai contoh, pelapisan tidak membutuhkan oven untuk proses curing-nya, walaupun untuk pelapisan tebal pada silinder padat siklus relieving bertekanan tinggi mungkin dibutuhkan.Tidak dibutuhkan listrik untuk menjalankan alat, hanya gas tekan.

Flame spraying, yang juga dapat digunakan pada substrat-substrat yang sensitive, cocok digunakan untuk melapisi impeller pompa dan housing pompa. Robinson menambahkan, kebanyakan bentuk deometri dapat di-flame spray. Ini termasuk bagian-bagian kompleks, yang karena ketiadaan Faraday cage effect, ditemukan pada saat melapisi menggunakan bubuk elektrostatik pada proses pelapisan tradisional.

Flame spray menggunakan pelapis Vicote dapat juga digunakan untuk memperbaiki dan meningkatkan kinerja dari alat-alat in-service. Robinson mengatakan, proses-proses ini juga memiliki banyak keuntungan bagi bagian-bagian yang pernah mengalami kerusakan. Refurbishing permukaan yang telah terpakai dengan menyemprotkan pelapis Vicote lebih ekonomis daripada mengganti seluruh bagian dan menawarkan alternatif pelapisan kualitas tinggi hingga flame spray tradisional dengan menggunakan bubuk metal.

Bahan-bahan utama pelapis Vicote adalah Vitrex Peek polimer, linear, aromatik, dan semi-kristalin termoplastik. Pelapis ini juga dapat digunakan sebagai material tersendiri atau sebagai pelapis tambahan seperti fluoropolimer.

Sumber:
http://www.engineerlive.com/Chemical-Engineer/Materials/High-performance_polymer_coating_can_be_spray-applied_/21373/
http://www.victrex.com/en/vico_coat/vico_coat.php

Microchannel reactor untuk memproses limbah in situ

Dunia sedang memasuki era baru, di mana konsep the more the merrier sudah lama ditinggalkan dan digantikan dengan the lesser the better. Demikian pula dengan perkembangan reaktor. Teknologi microchannel reactor kini mulai dikembangkan untuk berbagai kegunaan, di antaranya adalah untuk pengolahan limbah nuklir in situ.

Ada perbedaan mendasar dari microreactor dan microchannel reactor. Teknologi microreactor berarti menggunakan reaktor berukuran kecil yang seringkali dipakai dalam tes laboratorium. Sementara teknologi microchannel tetaplah dimaksudkan untuk produksi komersial, misalnya reaktor, mixer, heat exchanger, yang memanfaatkan saluran mikro untuk menampung proses aliran dan meningkatkan kinerja. Dimensi diameter saluran bervariasi dari puluhan hingga seratusan mikrometer dengan panjang bisa mencapai beberapa meter. Perbedaan mendasar adalah komponen microchannel tersebut terintegrasi ke dalam sistem yang mengandung puluhan hingga ribuan saluran. Ukuran channel bervariasi antara 0,1 sampai 10 mm.

Dalam pengolahan limbah nuklir in situ, Pacific Northwest National Laboratory mengembangkan reaktor yang berdimensi sekitar 24x24x6 inch. Menurut Ed Baker, direktur divisi energi dan efisiensi PPNL, dibandingkan dengan memindahkan limbah ke fasilitas tersentralisasi, PPNL mengembangkan mesin skala kecil yang dapat ditempatkan dalam tangki untuk memproses limbah di tempat asalnya. Kalkulasi awal yang disandingkan dengan penelitian yang dibiayai oleh Departemen Energi Amerika Serikat menghasilkan suatu kesimpulan bahwa gagasan untuk memproses limbah dengan cara ini adalah suatu ide yang bagus. Pengerjaan yang dikerjakan secara bersamaan oleh Amerika Serikat dan Eropa untuk mengembangkan cara untuk merancang microchannel menjadi chip-chip silikon menjanjikan masa depan yang menjanjikan: kemungkinan microchannel reactor untuk menghasilkan perkembangan besar dalam proses kimia.

“Sayangnya,” kata Baker, seperti dikutip oleh Innovation: America’s Journal of Technology Commersialization “gagasan mengembangkan microchannel reactor untuk memproses limbah nuklir tidak pernah mencapai suatu daya tarik yang nyata. Malahan, suatu fasilitas sentral bernilai milyaran dolar untuk memproses limbah dalam tangki sedang dalam proses.”

Bangunan dasar dari microchannel reactor terdiri dari komponen-komponen dengan microchannel-microchannel paralel. Menurut Terry Mazanec, kepala ilmuwan Velocys, ukuran kecil berarti biaya kapital yang berkaitan dengan microchannel reactor relatif murah jika dibandingkan dengan peralatan konvensional. Keuntungan lainnya, semakin kecil footprint dari sebuah microchannel reactor memungkinkan reaktor dapat ditempatkan di tempat-tempat premium, pada platform pengilangan minyak bumi offshore, atau pada refiner-refiner yang ramai. Konstruksi modular reaktor memberikan fleksibilitas yang tinggi pada saat mendesain sebuah plant.

Perawatan dan pengisian katalis dapat dilakukan dengan mengganti module-module individual, tidak membutuhkan proses shutdown seluruh sistem. Suatu plant yang didasarkan pada microchannel reactor dapat dibangun pada luas area yang lebih kecil namun tetap memiliki kapasitas yang diperlukan. Hal ini tidak hanya akan memperlancar siklus bisnis dan menghemat biaya transportasi. Cara ini juga lebih mudah, lebih murah, dan lebih cepat dalam membuat kapasitas tambahan sesuai dengan kebutuhan.

Oleh karena setiap blok reaktor memiliki ribuan channel proses yang diisi dengan katalis yang terjalin dengan panas input atau channel dingin, maka microchannel reactor lebih mampu untuk melampaui barrier perpindahan panas dan massa. Dengan melampaui barrier perpindahan massa secara esensial memungkinkan produksi yang lebih cepat, sedangkan kapabilitas perpindahan panas berarti reaktor dapat mengatasi masalah panas secara lebih efisien daripada sistem konvensional. Microchannel reactor cocok digunakan untuk mengeluarkan baik reaksi katalitik eksotermik tinggi (atau generator panas) dimana panas dari reaktor harus dihilangkan, begitu juga reaksi endotermik tinggi atau reaksi yang membutuhkan panas tinggi.

Aplikasi-aplikasi yang potensial lainnya bagi microchannel reactor bervariasi dari produksi bahan komuditi kimia seperti vinyl acetate, ethylene oxide, acrylic acid, dan acrylonitrite dengan reaksi oksidasi parsial selektif untuk menguapkan metan reforming untuk memproduksi hidrogen untuk digunakan dalam bahan bakar. Namun demikian, aplikasi yang paling memungkinkan adalah produksi terdistribusi second generation biofuel from waste (BTL) dengan reaksi FT menggunakan microchannel reactor pada plant skala kecil dekat sumber limbah. Menurut Tonkovich, wakil presiden pengembangan teknologi dan manufaktur Velocys, dengan optimasi katalis yang baik, microchannel reactor FT kecil dapat beroperasi dengan efisien dan ekonomis saat reaktor hanya memproduksi 500 sampai 2000 ton limbah per hari.

Sumber:
Innovation: America’s Journal of Technology Commersialization. April/May 2009. Processing Waste with Microchannel Reactors oleh Laura Silva.
http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/teknologi_tepat_guna/reaktor-microchannel-reaktor-apa-ini/

Untuk keperluan tersebut, beberapa industri tekstil telah mengupayakan pemanfaatan batubara sebagai bahan bakar. Namun bahan bakar minyak maupun batubara, keduanya merupakan sumber daya alam yang terbatas dan dapat habis pada suatu saat. Oleh karena itu perlu dicari teknologi alternatif yang lebih efisien, hemat energi serta lebih ramah lingkungan. Salah satu dari teknologi alternatif tersebut adalah energi plasma. Penggunaan energi plasma mempunyai manfaat yang cukup besar karena dapat menyebabkan proses pengikisan (etching) dan pembentukan radikal bebas, disosiasi ikatan kimia, pembentukan ikatan silang pada permukaan polimer, dan lain-lain.

Contoh-contoh serat alami maupun yang dibuat oleh manusia telah membuktikan bahwa banyak potensi yang dimiliki plasma dalam pengolahan material tekstil. Ini telah dibuktikan dengan suksesnya pengolahan anti-penyusutan pada wool dengan simultan efek posif pada dyeing and printing. Bukan hanya stuktur kimia pada permukaan yang dimodifikasi menggunakan gas plasma yang berbedam tetapi juga topografi permukaanya. Permukaan yang sangat hidrofobik dengan topografi tertentu berkontak dengan air bisa menimbulkan debu dan kotor and mungkin terkontaminasi oleh bakteri dan jamur.

Penggunaan Plasma Untuk Inisiasi Grafting

Kapas

Kain kapas adalah kain yang terbuat dari serat kapas 100% yang molekulnya terdiri dari polimer selulosa. Serat kapas adalah serat selulosa alam yang mempunyai kutikula, lumen dan dinding sel yang kuat sehingga mempunyai kekuatan yang tinggi. Proses etching menggunakan GDP (glow discharge plasma) selama 20 menit menurunkan berat serat kapas sebesar 1, 9 %, sedangkan kekuatan benangnya dari 266 g turun menjadi 230 g, atau turun sebesar 13,5%. Serat kapas dengan ekspos 60 detik sudah dapat untuk inisiasi pada polimerisasi tempel (grafting) terhadap berbagai monomer. Monomer hidroksi etil metakrilat (HEMA) adalah yang paling besar kemampuannya untuk grafting pada kapas, disusul n-isopropil akrilamid (NIPA), metoksi etil akrilat (MEA), hidroksi etil akrilat (HEA), asam akrilat (AA) dan akrilamid (AMD).

Rayon Viskosa

Serat rayon viskosa adalah serat regenerasi selulosa yang dibuat dari pulp kayu cemara dan sejenisnya yang melalui serangkaian proses dan pemintalan basah dapat terbentuk serat. Oleh karena bahan dasarnya selulosa maka serat tersebut termasuk serat yang hidrofil. Serat rayon mempunyai berat molekul dan kristalinitas yang rendah dibanding serat kapas. Sehingga mempunyai kekuatan yang lebih rendah dan kandungan air (moisture regain) yang lebih tinggi, kurang lebih 12% (kandungan air kapas 8%). Pada proses etching dengan GDP selama 20 menit serat rayon mengalami penurunan berat sebesar 6%, sedangkan kekuatan benangnya turun dari 142g menjadi 105g atau turun sebesar 25,06%. Serat rayon viskosa yang terinisiasi selama 60 detik sudah mampu melakukan polimerisasi tempel (grafting) terhadap berbagai monomer. Kemampuan rayon viskosa untuk di-grafting dengan beberapa monomer berbeda dengan kemampuan kapas.

Poliester

Poliester adalah serat sintetik yang terbuat dari kopolimerisasi antara asam tereftalat dengan etilen-glikol membentuk polimer yang strukturnya sangat kristalin. Serat poliester sangat sedikit mengandung gugus hidrofil sehingga termasuk serat hidrofob dan pada kondisi normal mempunyai kandungan air (moisture regain) hanya 0,4%. Etching dengan GDP selama 20 menit menurunkan berat serat poliester sebesar 0,6%, sedangkan kekuatannya turun sebesar 19,2%. Sama halnya dengan serat kapas maupun rayon viskosa, serat poliester dapat melakukan polimerisasi tempeL terhadap berbagai monomer.

Nilon

Nilon (nilon 66) adalah serat sintetik yang terbuat dari kopolimerisasi antara asam adipat dan heksametilendiamin membentuk polimer dengan struktur supermolekuler yang sangat kristalin. Serat nilon relatif sedikit mengandung gugus hidrofil dan mengandung gugus amina, sehingga sifatnya lebih hidrofil dibanding poliester. Pada kondisi normal serat nilon mempunyai kandungan air (moisture regain) sebesar kurang lebih 4%. Proses etching dengan GDP selama 20 menit menurunkan berat serat nilon sebesar 6%, sedangkan kekuatannya turun dari 228g menjadi 219g atau sebesar 4,4%.

Akrilik

Serat akrilik termasuk serat sintetik yang merupakan polimer hidrokarbon linier yang mengandung banyak gugus akrilonitril (lebih dari 85%). Proses etching GDP selama 20 menit menurunkan berat serat akrilik sebesar 6%, sedangkan kekuatannya turun dari 202g menjadi 198g atau sebesar 1,98%.

Rayon Asetat

Serat rayon asetat adalah serat regenerasi selulosa yang dimodifikasi, sehingga mengandung gugus asetat dan sifat-sifatnya jauh berbeda dengan serat rayon viskosa maupun serat kapas.

Grafting serat-serat tekstil dengan monomer tidak menurunkan kekuatannya tetapi justru meningkatkan. Adanya monomer tertentu dapat menambah friksi antara serat satu dengan yang lainnya, sehingga kemungkinan terjadi selip lebih kecil.

Sumber:
Kailani, Zubaidi A. 2005. Pemanfaatan Energi Plasma dalam Proses Tekstil Untuk Memperbaiki Sifat-Sifat Kain.
Sparavigna, Amelia. Plasma Treatment Advantages for Textiles.
Höcker, Hartwig. 2002. Plasma Treatment of Textile Fiber. Pure Appl. Chem., Vol. 74, No. 3, pp. 423–427.

Jenis-jenis kemasan susu

Pengisian dan penyegelan makanan susu tergantung dengan cara pengolahannya. Ada tiga cara pengolahan yang umum dilakukan pada susu, yaitu pasteurisasi, sterilisasi, dan Ultra High Temperature (UHT)-aseptik. Kualitas dari susu pasteurisasi tergantung kepada kondisi aseptik dari mesin pengemas. Packaging pada susu dibagi menjadi dua jenis, yaitu returnable container dan single service container.

Returnable Container

Cara ini biasa digunakan bagi susu pasteurisasi dan sterilisasi karena susu yang diolah dengan cara ini hanya tahan disimpan untuk beberapa hari saja. Pasteurisasi biasanya hanya tahan untuk 7-16 hari sedangkan sterilisasi dapat tahan sampai dengan 3 minggu. Susu pasteurisasi dapat menggunakan botol dan kaleng, sedangkan susu sterilisasi hanya menggunakan botol.

Dasar sistem menggunakan returnable container adalah pengumpulan kontainer kosong dan pencucian sebelum mengisi ulang. Penyimpanan kontainer yang belum dicuci biasanya penting dan dapat diperpanjang semalam sehingga pencucian dan pengisian operasi berikutnya dapat dimulai di pagi hari sebelum pasokan kontainer kosong yang belum dicuci lainnya tiba. Setelah dicuci, container berbentuk kaleng dapat disimpan karena memiliki tutup sedangkan botol tidak karena botol-botol ini tidak memiliki tutup sehingga dapat terkontaminasi oleh udara. Biasanya, penyimpanan dilakukan setelah kaleng-kaleng dan botol-botol tersebut diisi sehingga distribusi dapat dilakukan dengan lebih fleksibel.

Volumetric fillers lazim digunakan dalam pengisian bahan makanan yang berbentuk cairan, termasuk susu. Pengisian dapat dilakukan dengan pengaturan in-line maupun carousel (atau rotasi). Filler harus dapat mengisi container dengan akurat tanpa spoilage dan tanpa kontaminasi dari proses penyegelan.

Kontainer dengan segel tidak diisi sepenuhnya. Ruang kosong pada bagian atas kontainer diperlukan untuk memciptakan kondisi vakum parsial. Kondisi ini mereduksi perubahan tekanan di dalam kontainer selama proses dan mereduksi reaksi oksidatif produk selama penyimpanan. Botol dan kaleng seharusnya memiliki ruang kosong sekitar 6-10% dari keseluruhan volume kontainer pada temperatur normal penyegelan.

Susu yang diisi biasanya masih berupa susu dengan pemrosesan yang minim. Pasteurisasi maupun sterilisasi susu biasanya dilakukan setelah kontainer diisi dan disegel untuk menghindari kontaminasi yang mungkin terjadi. Penyegelan pada botol susu biasanya memakai segel normal, seperti tutup dari alumunium foil atau cork stopper dari tembaga atau alumunium. Sedangkan tutup pada kaleng susu biasanya disegel dengan double seam.

Botol dengan leher lebar (36-40 mm), cocok untuk disegel dengan tutup alumunium foil adalah sistem yang paling sering digunakan untuk pengemasan susu pasteurisasi dalam returnable container. Sedangkan botol yang digunakan untuk susu sterilisasi mempunyai leher yang lebih ramping (26 mm) sehingga segel yang efektif dapat dibuat. Prefabricated crown seal digunakan untuk menyegel botol-botol ini.

Botol gelas sebagai selah satu jenis returnable container

Saat susu dalam botol dipanaskan dan memuai selama pemanasan lebih dari botol, udara di atas susu terkompresasi dan tekanan di dalam botol melebihi tekanan di luar. Kontraksi susu saat didinginkan dibawah temperatur pengisian menyebabkan terbentuknya ruang vakum di atas susu. Ruang vakum ini dapat menyebabkan kontaminasi melalui segel di antara botol dan tutupnya. Oleh karena itu, sangat penting bagi segel untuk benar-benar rapat.

Kaleng susu dari alumunium biasanya memiliki tutup yang tidak memerlukan gasket karet, penyegelan cukup dilakukan dengan sunken grip ataupun mushroom lids. Oleh karena masalah pencucian mekanik, tutup yang dirantai pada kaleng tidak lagi digunakan.

Single Service Container

Seluruh produk yang dikemas dalam single service container dapat langsung dibuang setelah cairan di dalamnya selesai dikonsumsi. Dua tipe dasar dari kontainer ini terbuat dari karton dan sachet plastik (kantong). Bahan dasar yang lazim digunakan adalah polietilen (PE), baik yang berdensitas rendah maupun tinggi.

Pada susu pasteurisasi, karton dibuat secara kontinyu dari plastic coated paper yang dibentuk menjadi sebuah tube. Tube diisi secara kontinyu dengan susu yang telah dipasteurisasi. Segel treansvers dibuat pada sudut yang tepat di atas ketinggian susu sehingga tidak ada ruang kosong dan bentuk kemasan menjadi tetrahedron.

Pada susu UHT (Ultra High Temperature), karton diproduksi secara kontinyu dari plastic coated paper yang telah disterilisasi secara kimia dan termal sebelum dibentuk menjadi tube. Tube diisi secara kontinyu oleh susu hasil UHT, kemudian disegel di atas level cairan dan dibentuk menjadi bentuk rektangular.

Karton susu sebagai salah satu jenis single-service ontainer

Pada susu pasteurisasi dalam sachet, sachet dibuat secara kontinyu dari film polietilen dengan ketebalan 70-90 mikrometer. Mesin membentuk film menjadi silinder dengan penyegelan panas vertikal, kemudian menjadi kantong dengan segel horizontal pada bagian bawah. Setelah itu kantong diisi dengan susu pasteurisasi dari small balance tank. Sebuah keran dengan kontroler waktu digunakan untuk mengisi tube dengan jumlah susu yang sama. Penyegel transvers dibuat di atas level susu. Setelah pengisian dan penyegelan bagian atas kantong, dilakukan pemotongan untuk menghasilkan satu sachet susu.

Untuk kemasan 10-20 liter susu, kemasan yang dipakai adalah kemasan yang mudah untuk dibuang, khusus dibuat untuk penggunaan bersama. Kemasan ini memiliki segel berupa screw cap.

Milk as pasteurization-sterilization product

Liquid milk for consumption is mostly either pasteurized or sterilized. Pasteurization is a mild process, designed to inactivate the major pathogenic and spoilage bacteria in raw milk. Further improvements in shelf-life can be obtained by careful control of post-pasteurization contamination (PPC), by use of good quality raw milk and manipulations of the processing conditions. Eventually, however, such milks will spoil due to survival and growth of thermoduric bacteria or any post-pasteurization contaminants.

To keep milk for longer than few days at ambient temperature, it needs to be sterilized. The traditional process involves heating milk in a sealed container in the temperature range 114-120 Celcius degree for 20-30 minutes. More recently UHT processes have been introduced. These are continuous sterilization processes and involve temperatures in excess of 135 Celcius degree for times of greater than 1s, followed by aseptic packaging.

One of the main purposes of heat treatment is to reduce the microbial population in raw milk. Also, when milk is heated enzymes are inactivated, chemical reactions take place and there are changes in physical properties. Some important ones are a decrease in pH, precipitation of calcium phosphate, denaturation of whey proteins and interaction with casein, Maillard browning and modifications to the casein micelle.

The two most important kinetic parameters are the rate of reaction or inactivation at a constant temperature and the effect of temperature change on reaction rate. The heat resistance of vegetative bacteria and microbial spores at a constant temperatures is characterized by their decimal reduction time (D value), this is the time required to reduce the population of 90% or one decimal reduction (one log cycle). The number of decimal rductions (log N0/N) can be evaluated from:

log (N0/N) = heating time/D

where N0 = the initial population, N = final population

The two important points follow from this. Firstly, it is not possible to achieve 100% reduction. Secondly, for a spesified heat treatment, the final population will increase as the initial population increases.

Pasteurization

The first stage in the history of pasteurization between 1857 and the end of the nineteenth century might well be called the medical stage, as the main history in heat-treating milk came chiefly from the medical profession interested in infant feeding. In 1927, North and Park established a wide range of temperature-time conditions to inactivate tubercle bacillus.

milk pasteurization

HTST (high temperature-short time) continuous processes were developed between 1920 and 1927 and for some time the ability of the HSTS process to produce safe milk was questioned. One method of pasteurization produces as good bottle of pasteurized milk as does the other when good methods are used and when conditions are comparable. These included test of the following:

1. Raw milk quality (platform test)
2. Pasteurizability (survival of thermodurics)
3. Efficiency of pasteurization (pathogens and phosphatase)
4. Recontamination (thermophilic and coliform bacteria and the methylene blue test)
5. General bacteria quality, including organisms surviving pasteurization plus contaminating organisms (plate court)

Enzymes in raw milk may give rise to problems in pasteurized milk. However, it is unlikely that bacterial lipases and proteases, which are very heat resistant, will cause problems in pasteurized milks because of their relatively short shelf-life and refrigerated storage conditions.

In general, the lower the storage temperature, the better is the keeping quality. Raw milk is typically stored at 4 Celcius degree, temperatures in the cold chain are slightly higher and they are likely to be higher still in domestic refrigerators.

There is a requirement to further increase the shelf-life of pasteurized products, both for the convenience of the consumers and to provide additional protection against temperature abuse. However it is important to avoid the onset of cooked flavor, which would result from more severe pasteurization temperatures.

Sterilization

Sterilization of milk become a commercial proposition in 1894. Milk can be sterilized either in bottles or other sealed containers or by using ultra-high temperature (UHT) processing, which involves continuous sterilization followed by aseptic packaging.

Foods have been sterilized in sealed containers, such as cans, for over 200 years. Milk was originally sterilized in glass bottles sealed with a crown cork but more recently plastic bottles are used. The main aim is to inactivate heat-resistant spores, thereby producing commercially sterile product with an extended shelf-life.

Ultra-high temperature (UHT) offers some distinct advantages over in-container sterilization. Chemical reactions are less temperature sensitive so the use of higher temperatures, combined with more rapid heating and cooling rates, helps to reduce the amount of chemical reaction. There is also a choice of indirect heat exchangers for milk, such as plate or tubular types, as well as direct steam injection or infusion plants, all of which heat products at different rates and shear conditions.

For extended shelf-life and UHT products, aseptic packaging should be used of which a number are available. They are involve putting a sterile product into a sterile container in an aseptic environment. superheated steam has been used for sterilization of cans. Irradiation may be used for plastic bags.

Package should be inspected regularly to ensure that they are air-tight, again focusing upon those more critical part of the process. Sterilization procedures should be verified. The seal integrity of the package should be monitored as well as the overall microbial quality of packaging material itself. Rinsing, cleaning, and disinfecting procedures are also very important.

Reference:

Smit, Gerrit (editor). 2000. Dairy Processing: Improving Quality. Cambridge: Woodhead Publishing Limited. Improvements in the pasteurisation and steriliation of milk by M.J. Lewis, The University of Reading, UK.

Fragonard Perfume (Grasse, France)

Salah satu proses yang paling mendasar dari industri parfum adalah ekstraksi minyak-lemak. Contohnya dalam ekstraksi minyak atsiri dari biji pala (Myristica fragrans). Pertama-tama yang dilakukan adalah mengambil kandungan minyak-lemak dari bijinya, baru kemudian dilakukan pemurnian untuk mendapatkan minyak esensial atsirinya saja.

Ekstraksi adalah suatu proses pemisahan dari bahan padat maupun cair dengan bantuan pelarut. Pelarut yang digunakan harus dapat mengekstrak substansi yang diinginkan tanpa melarutkan material lainnya.

Ekstraksi padat cair atau leaching adalah transfer difusi komponen terlarut dari padatan inert ke dalam pelarutnya. Proses ini merupakan proses yang bersifat fisik karena komponen terlarut kemudian dikembalikan lagi ke keadaan semula tanpa mengalami perubahan kimiawi. Ekstraksi dari bahan padat dapat dilakukan jika bahan yang diinginkan dapat larut dalam solven pengekstraksi. Ekstraksi berkelanjutan diperlukan apabila padatan hanya sedikit larut dalam pelarut. Namun sering juga digunakan pada padatan yang larut karena efektivitasnya. [Lucas, Howard J, David Pressman. Principles and Practice In Organic Chemistry]

Faktor-faktor yang mempengaruhi laju ekstraksi adalah:

• Tipe persiapan sampel
• Waktu ekstraksi
• Kuantitas pelarut
• Suhu pelarut
• Tipe pelarut

Minyak dapat diekstraksi dengan perkolasi, imersi, dan gabungan perkolasi-imersi. Dengan metode perkolasi, pelarut jatuh membasahi bahan tanpa merendam dan berkontak dengan seluruh spasi diantara partikel. Sementara imersi terjadi saat bahan benar-benar terendam oleh pelarut yang bersirkulasi di dalam ekstraktor. Sehingga dapat disimpulkan:

• Dalam proses perkolasi, laju di saat pelarut berkontak dengan permukaan bahan selalu tinggi dan pelarut mengalir dengan cepat membasahi bahan karena pengaruh gravitasi.
• Dalam proses imersi, bahan berkontak dengan pelarut secara periodeik sampai bahan benar-banar terendam oleh pelarut. Oleh karena itu pelarut mengalir perlahan pada permukaan bahan, bahkan saat sirkulasinya cepat.
• Untuk perkolasi yang baik, partikel bahan harus sama besar untuk mempermudah pelarut bergerak melalui bahan.
• Dalam kedua prosedur, pelarut disirkulasikan secara counter-current terhadap bahan. Sehingga bahan dengan kandungan minyak paling sedikit harus berkontak dengan pelarut yang kosentrasinya paling rendah.

Metode perkolasi biasa digunakan untuk mengekstraksi bahan yang kandungan minyaknya lebih mudah terekstraksi. Sementara metode imersi lebih cocok digunakan untuk mengekstraksi minyak yang berdifusi lambat.

Ekstraksi bahan makanan biasa dilakukan untuk mengambil senyawa pembentuk rasa bahan tersebut. Misalnya senyawa yang menimbulkan bau dan/atau rasa tertentu.

Ekstraksi Soxhlet

Ada dua jenis ekstraktor yang lazim digunakan pada skala laboratorium, yaitu ekstraktor Soxhlet dan ekstraktor Butt. Pada ekstraktor Soxhlet, pelarut dipanaskan dalam labu didih sehingga menghasilkan uap. Uap tersebut kemudian masuk ke kondensor melalui pipa kecil dan keluar dalam fasa cair. Kemudian pelarut masuk ke dalam selongsong berisi padatan. Pelarut akan membasahi sampel dan tertahan di dalam selongsong sampai tinggi pelarut dalam pipa sifon sama dengan tinggi pelarut di selongsong. Kemudian pelarut seluruhnya akan menggejorok masuk kembali ke dalam labu didih dan begitu seterusnya. Peristiwa ini disebut dengan efek sifon.

Prinsip kerja ekstraktor Butt mirip dengan ekstraktor Soxhlet. Namun pada ekstraktor Butt, uap pelarut naik ke kondensor melalui annulus di antara selongsong dan dinding dalam tabung Butt. Kemudian pelarut masuk ke dalam selongsong langsung lalu keluar dan masuk kembali ke dalam labu didih tanpa efek sifon. Hal ini menyebabkan ekstraksi Butt berlangsung lebih cepat dan berkelanjutan (rapid). Selain itu ekstraksinya juga lebih merata. Ekstraktor Butt dinilai lebih efektif daripada ekstraktor Soxhlet. Hal ini didasari oleh faktor berikut:

• Pada ekstraktor Soxhlet cairan akan menggejorok ke dalam labu setelah tinggi pelarut dalam selongsong sama dengan pipa sifon. Hal ini menyebabkan ada bagian sampel yang berkontak lebih lama dengan cairan daripada bagian lainnya. Sehingga sampel yang berada di bawah akan terekstraksi lebih banyak daripada bagian atas. Akibatnya ekstraksi menjadi tidak merata. Sementara pada ekstraktor Butt, pelarut langsung keluar menuju labu didih. Sampel berkontak dengan pelarut dalam waktu yang sama.
• Pada ekstraktor Soxhlet terdapat pipa sifon yang berkontak langsung dengan udara ruangan. Maka akan terjadi perpindahan panas dari pelarut panas di dalam pipa ke ruangan. Akibatnya suhu di dalam Soxhlet tidak merata. Sedangkan pada ekstraktor Butt, pelarut seluruhnya dilindungi oleh jaket uap yang mencegah perpindahan panas pelarut ke udara dalam ruangan.

Referensi:
AOCS Official Method Am. 2-93. Determination of Oil Content in Oilseeds.
Lucas, Howard J, David Pressman. 1949. Principles and Practice In Organic Chemistry. New York: John Wiley and Sons, Inc.
Whitaker, M.C. 1915. The Journal of Industrial and Engineering Chemistry. Easton: Eschenbach Printing Company.

Metamaterial hasil penelitian tim metamaterial UC Berkeley pimpinan Zhang

Masih ingat dengan jubah gaib Harry Potter? Jubah warisan ayah penyihir asal Inggris tersebut menjadi ajaib karena kemampuannya menjadikan si pemakai jubah tidak keliatan. Sekarang, jubah gaib tidak lagi hanya ada dalam khayalan. Para peneliti telah mengembangkan metamaterial, bahan yang dapat membelokkan cahaya sehingga memungkinkan pemakai jubah ‘menghilang’ dalam udara.

Untuk pertama kalinya, tim peneliti University of California, Berkeley membuat metamaterial tersebut dalam struktur tiga dimensi. Material sejenis yang dikembangkan sebelum ini baru sanggup dibuat dalam struktur dua dimensi yang sangat tipis dan hanya dapat dibuktikan melalui pada riset laboratorium.

Metamaterial adalah material-material buatan yang tidak tersedia dalam alam. David Stubbe dalam artikelnya pada Berkeley Science Review menganalogikan material biasa sebagai bongkahan semen seukuran Manhattan, yang terbuat dari substansi-substansi yang kurang lebih sama. Lalu ia membandingkan dengan Manhattan yang sebenarnya sebagai metamaterial, di mana bongkaan semen tersebut disusun kembali menjadi bangunan dengan stuktur tata kota tertentu. Walaupun sama-sama terdiri dari semen, sebuah kota dengan gedung pencakar langit memiliki substruktur yang lebih kompleks dari bongkahan semen. Sebagai hasilnya, karakteristik keduanya juga berbeda.

Dengan mengganti semen dengan tembaga dan bangunan dengan kumparan dan kawat, kemudian menyusutkannya menjadi sekitar sepermilyar, itulah dasar dari metamaterial. Substruktur dari metamaterial (pengaturan dan ukutan kumparan dan kawat) itulah yang krusial. Ketika gelombang cahaya atau gelombang suara melalui struktur tersusun yang jauh lebih kecil daripada panjang gelombangnya (jarak antara satu gelombang dengan yang lainnya), gelombangg melewati stuktur tersebut seolah-olah struktur tersebut sama, tetapi dengan properties yang berbeda dari material konstituen. Pada akhirnya, gelombang tidak mengetahui adanya substruktur yang terpisah dan ‘melihat’ material yang sama sekali baru.

Metamaterial yang dikembangkan dalam komando Prof. Xiang Zhang ini membiarkan gelombang radio dan cahaya yang mengenainya untuk terus mengalir, bukannya dipantulkan. Seperti aliran air di sekitar batuan yang menonjol di permukaan sungai. Cahaya yang jatuh di atasnya selalu dibelokkan sehingga tak pernah memantul. Oleh karena itu, bayangan si pemakai jubah berbahan metamaterial ini seperti tidak terlihat oleh mata. Sesuai hukum fisika, benda hanya terlihat oleh mata jika terdapat cahaya yang dipantulkan benda dan jatuh ke retina mata.

Jika dikonstruksikan dengan benar, metamaterial dapat mencapai indeks refraksi negatif. Saat gelombang elektromagnetik seperti cahaya bergerak dari indeks medium yang rendah ke indeks medium yang lebih tinggi, gelombang tersebut belok menuju garis perpendikuler ke permukaan. Namun, juka cahaya memasuki material berindeks negatif, gelombang berbelok ke arah yang berlawanan, seolah-olah dipantulkan diluat garis perpendikuler.

Dalam studi yang telah dipublikasikan pada majalah Nature, tim ini membelokkan sinar merah menggunakan stack yang terdiri dari 21 layer yang terbuat dari perak dan magnesium florida yang berbentuk jaring ikan. Masing-masing layer memiliki ketebalan sekitar 10 nanometer.

Sumber:
http://www.kompas.com/read/xml/2008/08/11/22463024/jubah.menghilang.segera.menjadi.kenyataan
http://berkeley.edu/news/media/releases/2008/08/11_light.shtml
http://sciencereview.berkeley.edu/articles.php?issue=11&article=briefs_5

Produk terbaru Coca Cola, Zero. Yang diklaim tidak mengandung gula sama sekali.

Seorang penerjun payung bersiap-siap meloncat dari pesawat. Dilengkapi dengan parasut, google, dan safety suit, ia pun terjun bebas. Selang beberapa lama kemudian, seorang pemuda dengan jeans dan kemeja flannel tiba-tiba saja ikut terjun bersamanya. Kaget, si penerjun pun berteriak, “Where’s your ‘chute, Man?” Namun pemuda itu malah menjawab dengan girang, “I don’t need one!” Kemudian diperlihatkannya botol minuman di tangannya, “Look, it’s Coca Cola zero sugar, Man! Great taste! I must be dreaming!”

Dari cuplikan iklan terbaru Coca Cola di atas, kita bisa menyimpulkan bahwa pemuda itu pasti tidak mendapat pelajaran Kimia Organik di bangku kuliah. Sugar atau gula adalah rantai karbon yang terdiri dari C dan H. Gula memiliki rasa manis, terutama jenis fruktosa yang biasa dipakai dalam industri makanan. Namun, setelah berbagai penelitian berbasis kimia, kini sejumlah bahan-bahan anorganik telah dapat dipakai untuk menggantikan fungsi gula sebagai pemanis pada makanan.

Segala yang menyangkut ‘less sugar‘ atau ‘less calorie‘ memang menjadi momok besar dalam masyarakat dewasa ini. Pemicunya bisa jadi karena tingkat kepedulian masyarakat terhadap kesehatan semakin tinggi, terutama berkaitan dengan penyakit diabetes. Atau bisa juga simpel karena alasan kecantikan: takut gemuk. Maka Coca Cola yang hadir dengan konsep ‘great taste, zero sugar‘ bagaikan angin segar bagi para pecinta softdrink.

Sebagai pengganti gula, Coca Cola menggunakan siklamat dan sakarin. Siklamat atau cyclohexylsulfamic acid (C6H13NO3S) digunakan dalam bentuk natrium siklamat. Sedangkan sakarin digunakan dalam bentuk natrium sakarin (C7H4NaNO3S.2H2O). Secara umum, siklamat dan sakarin berbentuk kristal putih, tidak berbau (atau berbau aromatik lemah bagi sakarin), tidak berwarna, dan mudah larut dalam air, serta berasa manis. Siklamat memiliki tingkat kemanisan relatif sebesar 30 kali tingkat kemanisan sukrosa dengan tanpa nilai kalori. Sementara sakarin memiliki tingkat kemanisan relatif sebesar 300 sampai dengan 500 kali tingkat kemanisan sukrosa, juga tanpa nilai kalori. Kalau diperhatikan, kandungan soda dalam Coca Cola Zaro terasa lebih kental. Hal ini berkaitan dengan usaha untuk menutupi after taste yang pahit karena tingkat kemanisan sakarin yang sangat tinggi tersebut.

Dalam sebuah penelitian disebutkan bahwa pemberian siklamat dengan dosis yang sangat tinggi pada tikus percobaan dapat menyebabkan tumor kandung kemih, paru, hati, dan limpa. Penelitian itu juga mengklaim bahwa siklamat dapat menyebabkan kerusakan genetik dan atropi testikular. Namun, informasi yang dikumpulkan oleh CCC (Calorie Control Council) menyebutkan bahwa konsumsi siklamat tidak menyebabkan kanker dan non-mutagenik. Pada tahun 1984, FDA (Food and Drug Administration) menyatakan bahwa siklamat tidak bersifat karsinogenik. Sebagai takaran saji, JECFA (Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives) menyatakan siklamat merupakan bahan tambahan pangan yang aman untuk dikonsumsi manusia dengan ADI (Acceptable Daily Intake) sebanyak 11,0 mg/kg berat badan. CAC mengatur maksimum penggunaan sakarin pada berbagai produk pangan berkisar antara 100 sampai dengan 2.000 mg/kg produk. Namun meski telah dinyatakan aman, negara-negara seperti Kanada dan Amerika Serikat tidak mengizinkan penggunaan siklamat sebagai bahan tambahan pangan.

Sakarin di sisi lain, tidak dimetabolisme oleh tubuh, lambat diserap oleh usus, dan cepat dikeluarkan melalui urin tanpa perubahan. Hasil penelitian menyebutkan bahwa sakarin tidak bereaksi dengan DNA, tidak bersifat karsinogenik, tidak menyebabkan karies gigi, dan cocok bagi penderita diabetes. JECFA menyatakan sakarin merupakan bahan tambahan pangan yang aman untuk dikonsumsi manusia dengan ADI sebanyak 5,0 mg/kg berat badan. Sejak bulan Desember 2000, FDA telah menghilangkan kewajiban pelabelan pada produk pangan yang mengandung sakarin, dan 100 negara telah mengijinkan penggunaannya. CAC mengatur maksimum penggunaan sakarin pada berbagai produk pangan berkisar antara 80 sampai dengan 5.000 mg/kg produk.

Referensi:
http://www.pom.go.id/nonpublic/makanan/standard/News1.html

Bayam Organik

Makanan adalah sesuatu yang sangat esensial bagi kelangsungan hidup manusia. Namun, umumnya makanan yang tersedia di alam memiliki masa penyimpanan (shelf-life) yang sempit. Sejak beratus-ratus tahun yang lalu, manusia terus berupaya untuk memproses makanan sedemikian rupa untuk memperoleh masa penyimpanan yang lebih lama. Berbagai usaha dicoba, entah itu dengan cara konvensional seperti pengeringan, pendinginan, dan penggorengan sampai kepada cara-cara yang inovatif seperti microwave heating dan food irradiation.

Sebanyak 38 negara telah mengizinkan irradiasi makanan sebagai salah satu cara untuk mengawetkan makanan; contohnya adalah Amerika Serikat, Kanada, dan Cina. Irradiasi atau ionizing radiation mengambil bentuk sinar gama dari isotop atau, yang jarang dilakukan dalam skala komersial, dari sinar-X dan elektron. Irradiasi dapat menghancurkan mikoorganime atau inhibisi dari perubahan biokimia.

Keunggulan utama dari irradiasi adalah:

• tidak ada atau sedikit sekali proses pemanasan pada makanan sehingga hampir tidak ada perubahan dalam sensor karakteristik makanan,
• dapat dilakukan pada makanan kemasan dan makanan beku,
• dapat dilakukan pada makanan segar melalui satu kali operasi dan tanpa menggunakan tambahan bahan kimia,
• hanya membutuhkan sedikit energi,
• perubahan pada aspek nutrisi dapat dibandingkan dengan metoda pengawetan makanan lainnya, dan
• proses otomatis terkontrol dan memiliki biaya operasi rendah.

Sinar gamma dan elektron dihilangkan dari bentuk lain radiasi dengan kemampuan ionisasinya (kemampuan memutuskan ikatan kimia saat diabsorbsi oleh material tertentu). Produk ionisasi dapat berupa electronically charged (ion) maupun netral (radikal bebas). Produk ini kemudian bereaksi dan menyebabkan perubahan pada material yang diirradiasi atau yang disebut dengan radiolisis. Reaksi inilah yang menyebabkan penghancuran mikroorganisme, serangga, dan parasit selama proses irradiasi makanan.

Dalam makanan yang memiliki kandungan air tinggi, air terionisasi oleh radiasi. Elekton dikeluarkan dari molekul-molekul air dan memutuskan ikatan kimia. Produk-produk tersebut kemudian berekombinasi membentuk hidrogen, hidrogen peroksida, hidrogen radikal, hidroksil radikal, dan hidroperoksil radikal.

Ion-ion reaktif yang diproduksi oleh makanan irradiasi menghancurkan mikro-organisme dalam sekejap, dengan mengubah stuktur membran sel dan mempengaruhi aktivitas metabolik enzim. Namun, efek yang lebih penting adalah pada molekul deoxyribonucleic acid (DNA) dan ribonucleic acid (RNA) dalam sel nukleus, yang dibutuhkan bagi pertumbuhan dan replikasi. Efek-efek rasiasi hanya dapat terlihat setelah jangka waktu tertentu, saat DNA double helix gagal dibongkar dan mikroorganisme tidak bisa direproduksi melalui pembelahan sel. Kecepatan destruksi sel individu bergantung pada kecepatan dimana ion diproduksi dan berinter-reaksi dengan DNA, dimana jumlah sel tereduksi bergantung pada dosis total radiasi yang diterima.

Singkatnya, semakin kecil dan simpel suatu organisme, maka dosis radiasi untuk menghancurkan organisme tersebut semakin tinggi. Virus sangat resistan terhadap irradiasi dan sangat sedikit terpengaruh oleh dosis yang biasa digunakan pada proses komersial. Spesies berbentuk spora (seperti Clostridium botulinum dan Bacillus cereus) dan yang mampu membetulkan DNA yang rusak dalam sekejap (seperti Deinococcus radiodurans) lebih resisten daripada sel-sel vegetatif dan bakteria non-spora. Serangga dan parasit seperti cacing pita dan trichinella membutuhkan dosis yang lebih rendah.

Alat irradiasi terdiri dari sumber isotop berenergi tinggi untuk memproduksi sinar-gamma atau, kadang-kadang, mesin sumber untuk memproduksi partikel elektron berenergi tinggi. Sumber isotop tidak bisa dimatikan, sehingga ditempatkan di dalam air di bawah area proses, untuk memungkinkan keluar masuk pekerja. Dalam operasi sumber dinaikkan, dan makanan kemasan dimasukkan pada konveyor otomatis dan dilewatkan melalui area radiasi pada jalur yang berbentuk lingkaran. Cara ini memaksimalkan proses radiasi dan memastikan perlakuan yang sama pada makanan. Sumber isotop membutuhkan materials-handling system yang lebih kompleks daripada yang dibutuhkan mesin sumber (machine sources).

Isotope Irradiation Plant: (1) irradiation chamber, (2) control room, (3) infeed conveyor, (4) outlet conveyor, (5) raw food store, (6) irradiated product store, (7) concrete shielding wall

Machine sources adalah akselerator elektron yang terdiri dari katoda yang dipanaskan untuk menyuplai elektron dan sebuah evacuated tube dimana elektron diakselerasi oleh medan elektrostatik voltase tinggi. Baik elektron yang digunakan langsung pada makanan atau target tertentu, material dibombardir untuk memproduksi sinar-X. Keuntungan utama dari penggunaan machine source adalah:

• dapat dimatikan, dan
• partikel elektron dapat diarahkan di atas kemasan makanan untuk memastikan distribusi radiasi yang lebih rata.

Penggunaan peralatan ini relatif mudah namun harga machine sources relatif mahal dan tidak efisien dalam memproduksi radiasi.

Pengawetan makanan memiliki berbagai keunggulan dan kemudahan dalam prosesnya. Namun demikian, pengawetan makanan dengan cara irradiasi juga memiliki kelemahan. Masalah utama dalam proses ini adalah:

• proses dapat digunakan untuk mengeliminasi bakteri dalam jumlah besar sehingga dapat membuat makanan yang tidak layak makan menjadi layak jual,
• jika mikro-organisme pembusuk dimusnahkan tetapi bakteria patogen tidak, konsumen tidak bisa melihat indikasinya dari bentuk makanan,
• makanan akan berbahaya bagi kesehatan jika bakteri penghasil racun dimusnahkan setelah bakteri tersebut mengkontaminasi makanan,
• kemungkinan perkembangan resistensi mikroorganisme terhadap radiasi,
• hilangnya nilai nutrisi makanan,
• sampai sekarang, prosedur analitik dalam mendeteksi apakah makanan telah diirradiasi belum mencukupi, dan
• resistensi publik disebabkan oleh kekhawatiran akan pengaruh radioaktif atau alasan lain yang berhubungan dengan kekhawatiran terhadap industri nuklir.

Disadur dari:
F.J Fellow. 2000. Food Processing Technology: Principles and Technology 2nd ed. Cambridge: Woodhead Publishing Limited.

J'adore by Dior

For a long time, jasmine has become one of the most important scents in perfumery industry. Some of the finest perfume producers in the world even launched statement-scent-perfumes like Jasmin by Guerlain and J’adore Les Jasmin by Dior. But amazingly, the jasmine scent itself doesn’t have to be extracted from real jasmines. For example, C7 aldehyde or heptaldehyde is mainly used in perfumery in the form of  jasmine aldehyde compound (alpha amyl cinnemic aldehyde).

Heptaldehyde is a chemical compound that is pyrolyzed from plant oil such as castor oil. Castor, mainly known in Indonesia as ‘jarak‘, has been one of the biggest non-gas commodity of Indonesian export for a long time. However, castors are exported only as seeds and oil.

The uses of heptaldehyde are:

1. As chemical intermediates for perfumes and flavors
2. As jasmine aldehyde compounds (alpha amyl cinnemic aldehyde) and coconut aldehyde for perfumery industries
   
3. Manufacturing of heptyl alcohol, heptonoic acid etc., which have subsequent usage in various industries
4. Rubber industry, in the preparation of vulcanization accelerators
5. As a solvent in rubber & plastic industries
6. As emulsifiers and plasticizers

Jatropha (Jarak)

Castor-seed processing to castor oil is like any other type of seed processing. Firstly, ripe castor fruits are harvested and left onto the sun to ease the seeds picking. Those seeds are dried to make it easily picked up from the castor fruits. The seeds are then washed and heated before finally conveyed into the extraction tube. The heating process is needed to coagulate protein and to release the oil so that the extraction process become more efficient. The heating process takes place at 80 Celcius in non-vacuum condition. Then, the drying process takes place at 100 Celcius degree with a constraint of percent of impurities at +/- 4%.

Meanwhile, castor fruits are conveyed into high pressure screw-press to produce first grade oil. During the process, waste is also produced. Oils are filtered and precipitated to separate impurities, which are known as foot. Foot is then fed back into screw-press as the oils are kept in a tank for purification. Waste is conveyed back into a ponder and then extracted with hexane or heptane solvent, or a mixing of both. The product is distilled and the solvent can be reused as solvent for other waste extractions while raw oil is produced and kept to be purified as well as first grade oil.

There are two methods of castor oil pyrolysis. The first method is the direct pyrolisis of castor oil while the second method is the synthetization of methyl ricinoleate through the methanolysis process from castor oil and continued with a thermal splitting process. It has been previously reported that the thermal splitting of methyl ricinoleate has some advantages over the direct splitting of castor oil because direct pyrolysis easily results in tarry materials and poisonous gas.

It is reported that the pyrolysis of castor oil at 400-400 Celcius degree under reduced pressure yields heptaldehyde and undecenoic acid in 16.0-24.0% and 17.0-35.0%, respectively [G. Das, R.K. Trivedi, and A.K. Vasishthat, J. Am. Oil. Chem. Soc., 66, 938 (1989)]. It is also reported that methyl ricinoleate is pyrolyzed at 558-638 Celcius degree under atmosphere yielding 25.8% of heptaldehyde and 45.7-44.6% of methyl undecenoate [G.-B. Han, Z.-Y. Liu, S.-L. Yao, and R.-F. Yan, J. Am. Oil. Chem. Soc. 73.1109 (1996)].

Castor oil has been produced in Indonesia since the Dutch colonization and is exported as lubricant material. In the Japanese colonization, Indonesians were forced to plant castor in order to produce lubricants for Japanese war equipments. After hundreds of years, we’re still exporting castor seeds and oils while in fact there are a lot more valuable materials can be manufactured from them. Dare to ask why?

References:
Handout kuliah Minyak dan Lemak oleh Dr. Tatang Hernas S.
Hu et al. Journal of Industrial and Engineering Chemistry Vol. 6, No. 4, July 2000, 238-241.

http://www.castoroil.in/extraction/extraction.html

http://www.castoroil.in/reference/glossary/heptaldehyde.html